1、国家标准钽铌化学分析方法 第10部分 铌中铁镍铬钛锆铝和锰含量的测定征求意见稿 编制说明钽铌化学分析方法 第10部分：铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定直流电弧原子发射光谱法编制说明（征求意见稿）宁夏东方钽业股份有限公司2018-3-30钽铌化学分析方法 第10部分:铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定 直流电弧原子发射光谱法编制说明一、工作简况1.1 项目来源根据国家标准化管理委员会国家标准委关于下达2016年第三批国家标准制修订计划的通知（国标委综合201676号）的文件精神，由宁夏东方钽业股份有限公司负责钽铌化学分析方法 第10部分：铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定 直
2、流电弧原子发射光谱法国家标准的起草任务，计划编号为 20161650-T-610 ，项目完成年限为2019年10月。1.2 项目所涉及的方法简况纯铌及铌制品是一种深灰色的不溶性固体，主要应用于制造合金、电容器及工业添加剂等方面。稀有金属铌是高熔点金属，化学性质极其稳定，是卓越的超导材料。纯铌在电子管中用于除去残留气体。铌具有细化钢中晶粒的能力，在钢中加入极少量铌，能大大提高钢的强度，改善钢的机械和焊接性能，提高抗腐蚀性能。铌可用做电容器、铌基高温合金、超导材料等。铌还用作骨科和外科手术材料。碳化铌用于制作超硬工具的添加剂。氧化铌可以用于制造高级光学玻璃和催化剂等。铌及铌合金的痕量元素分析需要克
3、服分析前样品的消解处理技术。消解过程通常复杂且费时，而且增加了样品制备过程中的污染的风险。Prodigy直流电弧光谱仪为铌及铌制品分析提供了最佳解决方案。无须消解和稀释，可直接对粉末状、线状和屑状样品进行分析。解决了样品消解的麻烦和缺点。该标准是采用直流电弧原子发射光谱法进行铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的检测，测定范围：铁（Fe）0.0003%0.030%，镍（Ni）0.0003%0.030%，铬（Cr）0.0003%0.030%，锆（Zr）0.0001%0.030%，钛（Ti）0.0001%0.030%，锰（Mn）0.0001%0.030%，铝（Al）0.0002%0.030%。标准中
4、包含测试原理、所用试剂、样品处理、分析和结果计算方法，补充了精密度和试验报告条款。1.3 起草单位情况宁夏东方钽业股份有限公司是集科研、生产与技术开发为一体的国有大型稀有金属企业，是国内最大的钽、铌产品生产基地，科技先导型钽、铌研究中心；是国家重点高新技术企业、国家首批创新型企业、国家863成果产业化基地、全国专利工作试点企业和国家级企业技术中心；是国际钽铌研究中心（TIC）执委单位；是世界钽工业三强之一。公司在钽、铌及其合金技术领域具有雄厚的研究开发实力，在国内同行业中处于技术领先地位。其综合实力代表了我国钽、铌工业的整体水平，是我国国防、核能、宇航、电子、冶金和化工工业等高新技术领域里的一
5、个极为重要的稀有金属材料研究、开发、成果转化为一体的综合基地。几十年来承担了我国钽铌特种金属材料领域绝大部分国家级科研和产业化项目，60多项成果获国家级、省部级科技进步奖。公司拥有用于科研开发的价值达1.2亿元以上的仪器设备，仪器的自动化与精度已经达到了国际先进或国内领先的水平。宁夏东方钽业股份有限公司分析检测中心成立于1966年，检测能力涵盖钽铌钛产品和原辅材料的化学成分分析、气体成分分析和电性能检测，并在实验室内部建立了标准化的检测方法和作业指导书。2006年以来，负责起草了GB/T 15076.1 钽铌化学分析方法 第1部分：铌中钽含量的测定 、GB/T 15076.5 钽铌化学分析方法
6、 第5部分：钼含量和钨含量的测定 、GB/T 15076.8 钽铌化学分析方法 第8部分：碳含量和硫含量的测定 、GB/T 15076.9 钽铌化学分析方法 第9部分：钽中铁、铬、镍、锰、钛、铝、铜、锡、铅和锆含量的测定 、GB/T 15076.12 钽铌化学分析方法 第12部分：钽中磷含量的测定 、GB/T 15076.13 钽铌化学分析方法 第13部分：氮含量的测定 、GB/T 15076.14 钽铌化学分析方法 第14部分：氧含量的测定 、GB/T 15076.15 钽铌化学分析方法 第15部分：氢含量的测定 、GB/T 15076.16 钽铌化学分析方法 第16部分：钠含量和钾含量的测
7、定 、GB/T 31372007钽粉电性能试验方法，并先后参与了国家军用标准铍化学分析方法 铬含量、锰含量和镁含量的测定、铍化学分析方法 钐含量、铕含量、钆含量和镝含量的测定、行业标准海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 多元素含量的测定、铪化学分析方法 杂质元素的测定等国家标准和行业标准的制修订工作。1.4 主要工作过程（1）根据2016年11月12月，在接到标准制定任务后，成立了钽铌化学分析方法 第10部分：铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定标准编制小组，确定了各成员的工作职能和任务，制订了工作计划和进度安排。（2）2017年1月6月，编制小组填写了“推荐性标准制订项目落实任务书”，并开展
8、了有关资料、信息收集、调研工作及方法论证准备工作。编制小组据此确立了本标准制定的基本思路，参阅部分钽铌检测相关方法标准，作为确定新标准技术要素和指标的依据。（3）2017年7月，在天津市召开的全国有色金属标准化技术委员会工作会议进行了任务落实，西北稀有金属材料研究院为第一验证单位，西部金属材料股份有限公司、九江有色金属冶炼股份有限公司、西北有色金属研究院等3家单位为第二验证单位。（4）2017年8月9月，编制小组完成相应的分析方法研究，形成了国家标准钽铌化学分析方法 第10部分：铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定的征求意见稿、研究报告及征求意见表的撰写等，交西北稀有金属材料研究院、西部金
9、属材料股份有限公司、九江有色金属冶炼股份有限公司、西北有色金属研究院进行意见征集，并连同验证样品一并寄往各验证单位；（5）2017年10月-2018年3月，陆续收到各验证单位的验证报告及反馈意见，对参与验证单位的意见和建议进行汇总处理，对征求意见稿进行修改，完善实验报告，撰写编制说明，形成讨论稿。二、标准的编制原则和确定标准主要内容的依据2.1 标准编制原则2.1.1 符合性：该标准按照GB/T 1.12009标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则、GB/T1.4-2001标准编写规则 第4部分：化学分析方法的要求对本部分进行了编写。2.1.2 合理性：反映当前国内各生产企业的技术水平
10、，宜于应用，经济上合理，兼顾现有资源的合理配置。2.1.3 先进性：本方法与原方法相比具有以下优点：操作方便规范，提高了分析速度；精密度和准确度好，结果稳定性高；扩大了测定范围：锆和锰含量的测定范围由0.00010.010修改为0.00010.030；铝含量的测定范围由0.00020.010修改为0.00020.030；钛含量的测定范围由0.00010.020修改为0.00010.030；降低了劳动强度，减少了试剂材料的消耗，减低了对环境的污染。2.2 确定标准主要内容的依据本标准参照了GB/T 15076.10-1994的方法钽铌化学分析方法 铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定，并结合
11、用户的使用要求，经过调研在生产的实际水平上确定的。（1）修改了测定方法。 将标准名称中的“直流电弧载体分馏原子发射光谱法”修改为“直流电弧原子发射光谱法”，标准正文中作相应修改。（2） 增加了前言。符合GB/T 1.12009的要求。（3） 扩大了测定范围。 将原标准铌中锆含量的测定的测定范围0.0001%0.010%修改为0.0001%0.030%；锰含量的测定的测定范围0.0001%0.010%修改为0.0001%0.030%；铝含量的测定的测定范围0.0002%0.010%修改为0.0002%0.030%；钛含量的测定的测定范围0.0001%0.020%修改为0.0001%0.030%。
12、（4） 对方法提要进行了重新描述。原标准：将金属铌及其化合物转化成氧化铌，采用载体分馏法，直流电弧阳极激发，摄谱，进行光谱测定。修改后的标准：将金属铌及其氢氧化物和碳化物灼烧转化成五氧化二铌，用一定比例的石墨粉和氟化钠混合做缓冲剂，直流电弧阳极激发，进行光谱测定。（5）更改了试剂材料的说明。原标准：4 试剂和材料2.1 五氧化二铌，大于99.99%。其中铁含量应小于0.0002%，其余被测元素含量均应小于0.00005%。2.2 三氧化二铁，大于99.99%。2.3 氧化镍，大于99.99%。2.4 三氧化二铬，大于99.99%。2.5 二氧化钛，大于99.99%。2.6 二氧化锆，大于99.
13、99%。2.7 三氧化二铝，大于99.99%。2.8 二氧化锰，大于99.99%。2.9 氟化钠，大于99.99%。2.10 石墨粉，光谱纯。2.11 金属钯，大于99.95%。2.12 钯内标溶液，称取0.250克 ，置于150毫升烧杯中，加40毫升王水溶解，移入250毫升容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1毫升含1毫克钯。2.13 载体：称取9.40g石墨粉（4.9），加入1.5mL钯内标溶液（4.11），烤干，加入0.60g氟化钠（4.9），磨匀。2.14 石墨电极，光谱纯，6mm。2.15 感光板：紫外型。 修改后的标准：3 试剂和材料除非另有说明，本部分所用试剂均为符合国家标准或
14、行业标准的分析纯试剂，所用水为二级水。3.1 五氧化二铌：wNb2O599.99%，（单一的其它被测元素含量wx0.00001%），于马弗炉中，850灼烧2h，放入干燥器中冷却至室温，备用3.2 三氧化二铁：wFe2O399.99%3.3 氧化亚镍：wNiO99.99%3.4 三氧化二铬：wCr2O399.99%3.5 二氧化钛：wTiO299.99%3.6 二氧化锆：wZrO299.99%3.7 三氧化二铝：wAl2O399.99%3.8 二氧化锰：wMnO299.99%3.9 氟化钠：优级纯3.10 石墨粉：光谱纯3.11 缓冲剂：称取9.40g石墨粉（3.10），加入0.60g氟化钠（3
15、.9），磨匀3.12 压模：用有机玻璃棒车制成，顶端h，mm；2.923.13 氩气：体积分数不小于99.99%（6）更换了检测仪器。 原标准：5 仪器、装置5.1 平面光栅摄谱仪：倒数线色散不大于0.35nm/mm。5.3 测微光度计。 修改后的标准：4 仪器4.1 直流电弧原子发射光谱仪。（7）对石墨电极的描述用图进行表示。原标准：5.5 电极：下电极，普通型，h，mm：310；上电极，平顶锥形，截面2mm。修改后的标准：4.2 石墨电极：光谱纯，结构及尺寸见图1。 图1 石墨电极结构及尺寸（单位为毫米）（8）更换了分析线对。原标准：分析线对见表3。表3分析线内标线背景测量位置nmFe 3
16、02.107 Pd 325.878长波方向Fe 259.837长波方向Ni 300.249Pd 325.878长波方向Cr 302.156Pd 325.878短波方向Ti 307.865Pd 325.878短波方向Zr 339.198Pd 325.878短波方向Al 308.216长波方向Al 257.510短波方向Mn 265.568长波方向 修改后的标准：4.3 各元素推荐分析线见表2。表2元素波长/nm铁259.940镍305.082铬302.156钛307.865锆343.823铝257.510锰293.930（9） 增加了试样规范。5 试样5.1 碳化铌粒度小于150m，铌粉粒度小于
17、180m。5.2 氢氧化铌、氧化铌应预先在105110烘2h，置于干燥器中冷却至室温。5.3 从铸锭顶部10cm处至中部任一部位，用刨床去除表皮后刨屑取样，其中碎屑颗粒大小要均匀，并且颗粒要尽量小。（10）修改了分析步骤。原标准：6 分析步骤6.1 试样的制备6.2 取约1g实验室样品于高温炉中，逐渐升温至800灼烧，使其完全氧化，冷却至室温，磨匀。对于金属棒、板和丝状实验室样品，应先氢化处理，磨碎，再转化成五氧化二铌。氢氧化铌实验室样品应用铂金坩埚灼烧。6.3 光谱试料的配制6.3.1 取六份试样（6.1）和一份载体（4.13）混合，均匀。6.3.2 将试料（6.2.1）装入石墨电极（5.5
18、）中，以压模（5.4）压紧，使试料低于电极口1mm，以备摄谱。6.4 测定6.4.1 标样的制备将五氧化二铌（4.1）置高温炉中，于850灼烧2h，放入干燥器冷却至室温。按计算量加入经烘干的单一氧化物（4.24.8），制备成各被测元素含量均为1的主标样。再以五氧化二铌逐步稀释成标准系列，含量见表2。将其按6.2.1条加入载体，并按6.2.2条装入电极。表2被测元素主标样杂质含量，%标样系列中被测元素含量，123456铁、镍、铬、钛、锆、铝、锰10.030.010.0030.0010.00030.0001基体中被测元素含量，如有必要，应以增量法校正。6.4.2 测定条件摄谱仪：中心波长300.0
19、nm，三透镜照明系统，狭缝宽12m，中间光栏高3.2mm。光源：直流电弧阳极激发，电流14A，极距3mm。曝光时间：60s暗室处理：显影液AB配方，以等量水稀释，201下显影3-4min。定影，水洗，干燥。黑度测量：S标尺。分析线对见表3。6.4.3 摄谱将光谱试料（6.3）与标样（6.4.1）在同一块感光板上摄谱，经暗室处理后测量谱线黑度，换算成强度比。修改后的标准：6 分析步骤6.1 试料处理取约1g试样（5）置于瓷坩埚或铂坩埚中，于箱式电阻炉内，升温至900灼烧1h（铌丝、铌锭需灼烧4h以上），使其完全转化成五氧化二铌，取出，冷却至室温。6.2 测定次数独立地进行两次测定，取其平均值。6
20、.3 光谱试料的配制6.3.1 称取适量的氧化物试料（6.1）和缓冲剂（3.11）以2：1比例混合，研磨均匀。6.3.2 将试料（6.3.1）装入石墨电极（4.2）中，以压模（3.12）压紧，使试料低于电极口1mm，以备测定。6.4 测定6.4.1 标准配制准确称取8.9344g五氧化二铌(3.1)，依次加入0.1430g三氧化二铁（3.2），0.1273g氧化亚镍（3.3），0.1462g三氧化二铬（3.4），0.1668g二氧化钛（3.5），0.1351g二氧化锆（3.6），0.1890g三氧化二铝（3.7），0.1582g二氧化锰（3.8），研磨均匀，配制成各测定元素含量为1的主标准，再
21、用五氧化二铌（3.1）逐步稀释成标准系列，各标准点杂质元素含量见表3。分别称取适量的各号标准与缓冲剂（3.11）按（6.3）处理。表3元素标准系列中各元素质量分数/123456铁、镍、铬00.00030.00100.00300.0100.030铝00.00020.00100.00300.0100.030钛、锆、锰00.00010.00100.00300.0100.0306.4.2 测定条件光源：直流电弧、电流15.5A。电极间距：2mm。预燃时间：2s；曝光时间：50s。6.4.3 测量于直流电弧原子发射光谱仪（4.1），按推荐的分析谱线，测定工作曲线标准（6.4.1）和分析试料（6.3.2）
22、，检查元素谱线的背景并在适当的位置进行校正，由计算机自动给出五氧化二铌中被测元素的质量分数。（11） 使用的新的分析结果计算方式。原标准：6 分析结果的计算与表述以lgRlgc及lgIlgc绘制工作曲线，由此计算被测元素的百分含量。按下式计算铌中被测元素的百分含量 X（）1.431c式中：c从工作曲线上查得的被测元素的百分含量。1.431五氧化二铌换算成铌的系数。所得结果表示至三位小数；若含量小于0.01，则表示至4位小数；低于0.001表示至5位小数。修改后的标准： 7 分析结果的计算若样品为金属及其氢氧化物和碳化物，则其质量分数wM，按公式（1）计算： wM=fw（1）式中：w五氧化二铌中
23、被测元素的质量分数，单位为百分含量（%）；f五氧化二铌换算为铌及其氢氧化物和碳化物的系数（fNb=1.431，fNb（OH）5=0.747，fNbC=1.267）；位数取舍规定：wM0.0010%时，保留一位有效数字； wM0.0010%时，保留两位有效数字。（12）增加了精密度要求。8 精密度8.1 重复性在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在表4给出的平均值范围内，两个测试结果的绝对差值不超过重复性限（r），超过重复性限（r）的情况不超过5%，重复性限（r）按表4数据采用线性内插法求得：表4铁的质量分数/%0.00050.00210.00530.01010.01590.0262r
24、/%0.00010.00040.00090.00140.00210.0034镍的质量分数/%0.00050.00210.00520.00970.01560.252r/%0.00010.00040.00080.00150.00230.0036铬的质量分数/%0.00050.00230.00520.00980.01540.0260r/%0.00010.00040.00090.00150.00210.0036钛的质量分数/%0.00050.00210.00500.00970.01540.0249r/%0.00010.00040.00080.00140.00220.0035锆的质量分数/%0.0005
25、0.00210.00500.00910.01540.0253r/%0.00010.00040.00080.00140.00220.0035铝的质量分数/%0.00050.00210.00510.00970.01560.0258r/%0.00010.00040.00080.00130.00200.0033锰的质量分数/%0.00050.00210.00510.00960.01520.251r/%0.00010.00040.00080.00130.00200.00338.2 再现性在再现性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在表5给出的平均值范围内，两个测试结果的绝对差值不超过重复性限（R），超
26、过重复性限（R）的情况不超过5%，重复性限（R）按表5数据采用线性内插法求得：表5铁的质量分数/%0.00050.00210.00530.01010.01590.0262R/%0.00020.00040.00090.00150.00230.0037镍的质量分数/%0.00050.00210.00520.00970.01560.252R/%0.00020.00040.00090.00160.00250.0040铬的质量分数/%0.00050.00230.00520.00980.01540.0260R/%0.00020.00040.00100.00160.00240.0039钛的质量分数/%0.0
27、0050.00210.00500.00970.01540.0249R/%0.00020.00040.00090.00160.00240.0038锆的质量分数/%0.00050.00210.00500.00910.01540.0253R/%0.00020.00040.00090.00150.00240.0040铝的质量分数/%0.00050.00210.00510.00970.01560.0258R/%0.00020.00040.00090.00150.00240.0040锰的质量分数/%0.00050.00210.00510.00960.01520.251R/%0.00020.00040.00
28、090.00150.00220.0036（13） 补充了试验报告条款。试验报告包括以下内容：试样；使用的标准（包括发布或出版年号）；使用的方法；分析结果及其表示：与基本分析步骤的差异；测定中观察到的异常现象；试验日期。三、 标准水平分析3.1 采用国际标准和国外先进标准的程度经查，国外无相同类型的国际标准。3.2 国际、国外同类标准水平的对比分析经查，国外无相同类型的国际标准。3.3 与现有标准及制定中标准协调配套的情况经查，标准与现有标准及制定中的标准无重复交叉情况。3.4 涉及国内外专利及处置情况经查，本标准不涉及国内外专利。四、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系与有关的现行法律
29、、法规和强制性国家标准没有冲突。五、重大分歧意见的处理和依据无。六、标准作为强制性或推荐性标准的建议建议该标准为推荐性国家标准。七、贯彻标准的要求和措施建议无。八、废止现有有关标准的建议 自本部分实施之日起，可废止GB/T 15076.10-1994钽铌化学分析方法 铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定。九、其他应予说明的事项无。十、预期效果本标准参照了GB/T 15076.10-1994钽铌化学分析方法 铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰含量的测定，并结合我国钽铌生产企业和使用加工企业的生产工艺技术水平，经过调研在生产的实际水平上确定的。本标准操作方便规范，可执行性强。该标准将是我国目前较为先进的铌中铁、镍、铬、钛、锆、铝和锰的分析标准，能满足我国铌技术发展的客观要求，代表了我国在该领域
